철근콘크리트 보 설계. 철콘 보. 단근보 복근보 전단설계 비용산출

소개글

철근콘크리트 보 설계. 철콘 보. 단근보 복근보 전단설계 비용산출에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 설계개요

Ⅱ. 단근보 설계

Ⅲ. 복근보 설계

Ⅳ. 고찰

Ⅴ. 전단설계

본문내용

은 이점이 있다.
경제적인 측면으로 바라보았을 때, 콘크리트의 강도, 철근의 강도와 개수 보다 면적에 따라 가격변동이 크다는 것을 알 수 있었다. 주어진 가격의 조건을 보면 거푸집의 가격이 실제 시공에 쓰이는 거푸집의 가격보다 비싸다는 것을 알 수 있었고, 따라서 면적에 따라 가격이 급격히 늘어나는 것을 확인 할 수 있었다. 여기서 우리는 면적을 줄이는 만큼 경제적이라는 것을 파악하고 면적을 최대한 줄이는 데 집중하여 설계하였다. 그리고 콘크리트의 양을 늘리는 것보다 강도를 올리는 것이 더욱 가격이 낮은 것을 확인하였고 따라서 강도를 높여서 보의 단면적을 줄이는 것이 가격을 줄일 수 있는 첫 번째 방법이 되었다. 철근도 마찬가지로 같은 강도의 철근을 추가하는 것보다 강한 강도의 적은 철근을 쓰는 것이 단면적을 줄이고 경제적인 설계를 할 수 두 번째 방법 이였다. 이는 엑셀을 통해서도 데이터 비교를 하여 확인할 수 있었다.
Ⅴ. 전단설계
1. 설계개요
앞에서는 휨거동과 휨강도에 관해 다루며, 휨파괴에 대해 안전하도록 설계를 해보았다. 그러나 그 외에도 전단파괴라는 또다른 파괴형태가 있는데, 이것은 파괴 과정에 많은 불확실성이 있고 그 파괴 특성자체가 사전에 아무런 예고 없이 갑작스런 파괴를 유발하는 취성적 성질을 가지고 있기 때문에 매우 위험하다. 따라서 보가 과하중을 받았을 때 전단으로 파괴되기 전에 휨파괴가 먼저 일어나도록 전단보강철근의 배치가 요구되며, 전단보강철근으로 수직 스터럽(단순 U형 스터럽, D10철근)을 사용하기로 한다.
2. 설계과정
전단설계는 이 식을 기초로 한다.
전단력도를 그려보면,
3.75m
먼저 받침점에서 받는 최대 전단력을 구한다. 최대 전단력은 경간의 양끝단에서 발생하므로,
= 510kN, ( : 136kN/m)
그다음 받침점에서 d[m]만큼 떨어진 위험단면의 전단력을 구한다.
= 438.5kN, (d : 0.526m)
그다음 콘크리트 기여 전단강도를 산정한다.
= 146kN , ( : 경량 콘크리트 계수. 보통 콘크리트의 경우 =1 이다.
: 1, : 41 Mpa, : 260㎜, d : 526㎜)
이론적 전단철근 소요 전단강도는
= 109.5kN < , ( : (전단에 대한)강도감수계수. 전단파괴의 취성적 성질과 실험결과의 분산 정도가 큰 점을 반영하여 휨에 대한 강도감수계수(0.85) 보다 약간 큰 안전율이다.
: 0.75) 이 되며, 따라서 전단보강이 요구된다. 우선 최대 간격에 대한 세가지 기준을 적용한다.
최대 = 329kN 이며
일단 철근의 전단력 분담량 제한은
= 440kN 이므로 유효하다.
= 291897N = 292kN <
따라서 다음 값 중에서 가장 작은 값으로 사용한다.
= 549㎜, ( : 전단철근의 단면적. D10철근 스터럽을 사용하므로 71.33x2 = 142.7㎟, : 전단철근의 설계기준항복강도 = 400MPa)
= 131㎜
즉 최대 간격은 = 131㎜ 가 되며,
최소전단철근 규정에 의해
= 34㎟ > = 30㎟
이므로 유효하다.
그리고 받침점에서 d만큼 떨어진 구간(단부)에서 요구되는 최소철근 간격은
= 68㎜ 이나, 너무 작은 값이므로, D13 철근으로 바꾸기로 한다.
= 121㎜, ( = 253.4) 가 된다.
로 전단철근이 필요한 구간은 받침점에서 = 2.94m 까지이다. 또한 구조기준에 의하면 인 구간에서는 최소전단철근 이상 배치하도록 규정되어있다. 최소전단철근 소요 전단강도는 = 54.8kN < 이므로 최소전단철근이 요구되는 구간은 받침점에서
= 3.35m 까지이며, 이 점부터는 전단철근이 필요없는 구간이다.
즉, 받침점부터 3.35m부터는 전단철근을 배치하지 않아도 되며, 3.35m까지는 최소전단철근량 이상을 배치해야하고, 그중 2.94m까지는 전단력에 대한 보강철근을 배치해야한다.
전단철근
최소
전단철근
전단철근 불필요
최소
전단철근
전단철근
2.94m
0.41m
0.8m
0.41m
2.94m
3.35m
3.35m
7.5m
정리하면, 단부에서 최소 철근간격은 D13 철근을 사용하여 120㎜ 이며, 시작위치는 지점인 0.06m이다. 그리고 최소 전단철근 구간에서의 최대 철근간격은 D10 철근을 사용하여 130㎜ 이며, 시작위치는 2.94m이다. 마지막으로 전단철근이 불필요한 구간은 3.35m이다.
따라서 전단철근의 배근은 다음과 같이 실시한다.
D13@120㎜
D10@130㎜
불필요
D10@130㎜
D13@120㎜
2.94m
0.41m
0.8m
0.41m
2.94m
3. 비용 산출
앞에서 설계한 전단철근을 바탕으로 비용을 산출해 본다. 보가 좌우 대칭이므로 먼저 반쪽에 대해 산출하고 2배 하기로 한다. 단부근처 D13 철근은 시작지점 0.06m를 제외하고 2.88m에 걸쳐 120㎜ 간격으로 24번 배근하게 되므로, 25개가 사용된다. 그리고 최소전단철근 구간에서 D10 철근은 0.41에 걸쳐 130㎜ 간격으로 3번 배근하게 되므로, 3개가 사용된다. 길이는 2(가로+세로) = 1,720㎜와 상부에서 갈고리를 만들기 위한 여장길이 6db를 더한 값으로 한다. 그러면 D10 철근 스터럽은 1,720 + 57.2 = 1,777.2㎜, D13 철근 스터럽은 1,720 + 76.2 = 1796.2㎜ 가 된다. 철근의 비용은 '철근길이x철근개수x단위중량x단위가격'이므로, D10 철근은 1.7772 x (3x2) x 0.56 x 900 = 5,374원이고, D13 철근은 1.7962 x (25x2) x 0.995 x 900 = 80,425원이다. 전단철근의 총비용은 85,799원이 된다.
이제 복근보 설계시 산출했던 양을 수정해 줘야한다. 전단철근량만큼 철근은 추가하고, 전단철근이 차지하는 부피만큼 콘크리트양은 줄여야 한다. 철근은 기존 455,868원에서 85,799원을 추가한 541,667원이 된다. 콘크리트는 기존 에서 로 다시 산출해야 한다. 여기서 L'은 스터럽 하나만큼의 철근길이이며, 는 스터럽으로 사용되는 철근의 공칭단면적이다. 이렇게 구한 콘크리트 비용은 148,600원이 된다. 거푸집량은 변하지 않으므로 876,000원이다. 결국 전단철근을 포함한 보의 총비용은 1,566,267원이 된다.

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